LAPORAN AKHIRKEGIATAN PENELITIANPENELITIAN HIBAH KOMPETENSI LANJUT AN

JUDUL:

PENGEMBANGAN MIKROBIAPENDEGRADASI SENYAWA FENOLAT SEBAGAI

BIOREMIDIATOR DALAM PENGOLAHAN LIMBAH CAIR

Tim Peneliti:

1. Prof. Dr. Ir. ERNI MARTANI2. ARIFAH KHUSNURYANI,S.Si, M.Si3. ELISA NURNAWATI.S.Si, M.Si.

DILAKSANAKANATAS BIAYA:Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional,

sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Hibah KompetensiNomor: 235/SP2H/PP/DP2M1111/2010,tanggal 01 Maret 2010

LEMBAGA PENELITIANdan PENGABDIANKEPADAMASYARAKATUNIVERSITASGADJAH MADA

NOVEMBER2010

RINGKASAN

PENGEMBANGAN MIKROBIA PENDEGRADASI SENYAWA FENOLATSEBAGAI BIOREMIDIATOR DALAM PENGOLAHAN LlMBAH CAIR

Senyawa fenolat (fenol dan turunannya) memiliki toksisitas cukup tinggi terhadapbeberapa organisme dan beberapa diantaranya bersifat mutagenik atau karsinogenik.Senyawa tersebut dijumpai dalam limbah cair berbagai industri misalnya industri pulp &paper, tekstil, dan pengilangan minyak bumi. Selain itu, fenolat juga terkandung dalamlimbah cair kegiatan medis, di rumah sa kit, poliklinik dan laboratorium klinik.

Fenolat dalam limbah industri pulp & paper merupakan hasil oksidasi lignin.Sedangkan wama limbah cair industri tekstil berubah-ubah tergantung jenis pewamayang digunakan dalam proses pewamaan, misalnya: pewama azo orange G. Oalamkasus limbah cair medis, selain mungkin masih mengandung mikrobia parhogen, jugamengandung senyawa fenolat yang berasal dari residu antibiotik dan disinfektans yangdigunakan dalam pengolahan limbah dan disinfeksi alat-alat medis. Senyawa fenolatdapat didegradasi beberapa spesies mikrobia baik dari golongan jamur maupun bakteri.

Oalam program penelitian ini, dilakukan suatu penelitian yang selama 3 tahunyang bertujuan untuk memperoleh dan mengembangkan paket konsorsium mikrobia dancrude enzim sebagai agensia pendegradasi senyawa fenolat dalam limbah cairo Oalamtahun I (2009), dari beberapa sampel berupa IImbah industri, tanah gambut, tempatpembuangan sampah domistik, dll telah diperoleh beberapa jamur dan bakteri yangbersifat unggul dalam degradasi senyawa fenolat, khususnya pewama tekstil.

Oi tahun II (2010), isolat-isolat tersebut diuji secara degradasinya secarakuantitatif untuk kemudian diuji kemampuannya dalam sintesis enzim lignolitik (terutamalakase dan Lignin-proksidase, liP). Hal ini disebabkan karena enzim-enzim ini berperandalam degradasi berbagai pewama tekstil. Isolat-isolat unggul kemudian ditumbuhkandalam medium spesifik yang bertujuan untuk menginduksi sintesis enzim lignolitik.Crude enzim yang diperoleh kemudian digunakan untuk percobaan dekolorisasipewama baik secara kualitatif maupun kuantitatif dalam medium cairo Isolat-isolatterbaiknya kemudian diidentifikasi berdasar atas karakteristik morfologi mikroskopis.

Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa dari enam isolat jamur nggul hanya 3yang mampu mensintesis enzim lignolitik cukup tinggi; yaitu isolat dengan kode TPA-4,JYGC-1 dan KRMS-5. Sedangkan 3 isolat lainnya aktivitas lignolitiknya relatif rendah.Crude enzim dari isolat unggul memiliki aktivitas dekolorisasi variatif terhadap pewamaMethylene Blue dan Rhodamine B. Identifikasi morfologis menunjukkan bahwa TPA-4dan JYGC-1 masuk dalam genus Cladosporium, sedangkan KRMS-5 adalah Penicillium.

Empat isolat bakteri unggul mampu mendekolorisasi pewama fenolat-azo(Phenolic azo dye) Orange G melalui mekanisme ko-metabolisme, karena tidak mampumenggunakan pewama tersebut sebagai sumber C tunggal. Isolat ini mendekolorisasiOrange G hanya bila ada ko-substrat glukosa. Selain itu, dekolorisasi juga terjadi olehadanya adsorpsi pada permukaan sel, mungkin pada EPS.

Pengujian lebih detil dalam biodegradasi campuran pewama secara single danmixed culture konsorsium isolat unggul serta crude enzim akan dilakukan di tahun 2011.

Untuk menunjang program proses belajar dan mengajar di perguruan tinggi yangdidasarkan atas hasil penelitian (teaching based research), hasil penelitian diatas akandigunakan sebagai bahan penyusunan buku-buku ajar. Kaitannya dengan hal tersebut,selama 3 tahun ini diharapkan dapat disusun 2 buku ajar bagi mahasiswa S1, S2maupun S3. Judul buku ajar tersebut adalah: BIOTEKNOLOGILlNGKUNGAN,danBIODEGRADASI DAN REMEDIASI.

2

SUMMARY

DEVELOPMENT OF PHENOLIC DEGRADING MICROORGANISMS ASBIOREMEDIATING AGENT FOR WASTE WATER TREATMENT

Phenolic compounds are potential polutant due to their high toxicity towardorganisms, mutagenic and carcinogenic activity. These compounds are contained inidustrial and hospital waste water. In case of textle industry, the color of waste water ofwaste water are changing depending on dyes used in dyeing process. Some microbescan degrade phenolic compounds, includings many genera of fungi and bacteria.

In this program, 3 year-study will be conducted to develop a package containingmicrobial consorcia and/or mixed of phenolic degrading enzymes as bioremediatingagent for waste water treatment. In the 1s\ year (2009) some fungal and bacterialdegrading dyes were selected and isolated many industrial waste waters, and othermaterials containing phenolic compounds such as peat soil and domestic waste. Theadventageous fungal isolates were, TPA-4, TPA-10, JYGC-1, JKNT-1, KRMS-5, andJKSC-1. The BYGC-2, BYGC-12, BJSK-6 and BSK-5 were the adventageous bacterialisolates.

In the 2nd year (2010) those isolates were tested their ability to synthesizelignolytic enzymes, a group of enzymes important in dye deg"radation.Then, the crudeenzymes were use to decolorize Methylene Blue, Rhodamine B and Orange G dyes.The advantages isolates were identified based on morphological characteristics.

The results show that the isolates of TPA-4, JKSC-1 and KRMS-5, are able tosynthesize lignolytic enzymes, while the other fungal isolates have lower lignolyticactivity. These isolates were identified in the genus of Cladosporium (TPA-4 and JKSC-1)and Penicillium (KRMS-5). Crude enzyme of TPA-4 has highest activity to decolorizeMethylene Blue and Rhodamine B.

In case of Orange G-degrading bacterial isolates, all of them were not able to usethe dye as the sole Carbon source and decolorize it. Decolorization of Orange G weredetected when glucose was added as co-substrate. Therefore it was suggested that theisolates were decolorize Orange G by mean of co-metabolism. Decolorization was alsodetected due to the adsorpsion of this dye on cell wall and/or the extracellularpolysaccharide (EPS).

The detail experiments concerning application of biodegradation of mixed textiledyes by single and/or mixed fungal and bacterial consorciua will be done in the next2011. The synthetic medium and natural medium (sterilized textile waste water) will beused as the media decolorization. Decolorization activity of intact cell / mycelium will becompare with the crude enzyme activity and use as the bioremediating package.

In order to support teaching based research, the results of these 3-year studywill be used as main substancy for writing of two books titled ENVIRONMENTALBIOTECHNOLGYand BIODEGRADATION AND BIOREMEDIATION (2009 - 2011).These books were dedicated to under graduate and post graduate students.

3